本文适合已经学会如何创建一个双向链表的读者，本节学习有关双向链表的一些基本操作，即如何在双向链表中添加、删除、查找或更改数据元素。
本节知识基于已熟练掌握双向链表创建过程的基础上，我们继续上节所创建的双向链表来学习本节内容，创建好的双向链表如图 1 所示：
图 1 双向链表示意图
双向链表添加节点
根据数据添加到双向链表中的位置不同，可细分为以下 3 种情况：
1) 添加至表头
将新数据元素添加到表头，只需要将该元素与表头元素建立双层逻辑关系即可。
换句话说，假设新元素节点为 temp，表头节点为 head，则需要做以下 2 步操作即可：
- temp->next=head; head->prior=temp;
- 将 head 移至 temp，重新指向新的表头；
例如，将新元素 7 添加至双链表的表头，则实现过程如图 2 所示：
图 2 添加元素至双向链表的表头
2) 添加至表的中间位置
同单链表添加数据类似，双向链表中间位置添加数据需要经过以下 2 个步骤，如图 3 所示：
- 新节点先与其直接后继节点建立双层逻辑关系；
- 新节点的直接前驱节点与之建立双层逻辑关系；
图 3 双向链表中间位置添加数据元素
3) 添加至表尾
与添加到表头是一个道理，实现过程如下（如图 4 所示）：
- 找到双链表中最后一个节点；
- 让新节点与最后一个节点进行双层逻辑关系；
图 4 双向链表尾部添加数据元素
因此，我们可以试着编写双向链表添加数据的 C 语言代码，参考代码如下：
Line* insertLine(Line* head, int data, int add) { //新建数据域为data的结点 Line* temp = (Line*)malloc(sizeof(Line)); temp->data = data; temp->prior = NULL; temp->next = NULL; //插入到链表头，要特殊考虑 if (add == 1) { temp->next = head; head->prior = temp; head = temp; } else { int i; Line* body = head; //找到要插入位置的前一个结点 for (i = 1; i < add - 1; i++) { body = body->next; //只要 body 不存在，表明插入位置输入错误 if (!body) { printf("插入位置有误！\n"); return head; } } //判断条件为真，说明插入位置为链表尾，实现第 2 种情况 if (body && (body->next == NULL)) { body->next = temp; temp->prior = body; } else { //第 2 种情况的具体实现 body->next->prior = temp; temp->next = body->next; body->next = temp; temp->prior = body; } } return head; }
双向链表删除节点
和添加结点的思想类似，在双向链表中删除目标结点也分为 3 种情况。
1) 删除表头结点
删除表头结点的过程如下图所示：
图 5 删除双链表表头元素
删除表头结点的实现过程是：
- 新建一个指针指向表头结点；
- 断开表头结点和其直接后续结点之间的关联，更改 head 头指针的指向，同时将其直接后续结点的 prior 指针指向 NULL；
- 释放表头结点占用的内存空间。
2) 删除表中结点
删除表中结点的过程如下图所示：
图 6 删除表中结点
删除表中结点的实现过程是：
- 找到目标结点，新建一个指针指向改结点；
- 将目标结点从链表上摘除；
- 释放该结点占用的内存空间。
3) 删除表尾结点
删除表尾结点的过程如下图所示：
图 7 删除表尾结点
删除表尾结点的实现过程是：
- 找到表尾结点，新建一个指针指向该结点；
- 断点表尾结点和其直接前驱结点的关联，并将其直接前驱结点的 next 指针指向 NULL；
- 释放表尾结点占用的内存空间。
双向链表删除节点的 C 语言实现代码如下：
//删除结点的函数，data为要删除结点的数据域的值 Line* delLine(Line* head, int data) { Line* temp = head; while (temp) { if (temp->data == data) { //删除表头结点 if (temp->prior == NULL) { head = head->next; if (head) { head->prior = NULL; temp->next = NULL; } free(temp); return head; } //删除表中结点 if (temp->prior && temp->next) { temp->next->prior = temp->prior; temp->prior->next = temp->next; free(temp); return head; } //删除表尾结点 if (temp->next == NULL) { temp->prior->next = NULL; temp->prior = NULL; free(temp); return head; } } temp = temp->next; } printf("表中没有目标元素，删除失败\n"); return head; }
双向链表查找节点
通常情况下，双向链表和单链表一样都仅有一个头指针。因此，双链表查找指定元素的实现同单链表类似，也是从表头依次遍历表中元素。
C 语言实现代码为：
//head为原双链表，elem表示被查找元素 int selectElem(line * head,int elem){ //新建一个指针t，初始化为头指针 head line * t=head; int i=1; while (t) { if (t->data==elem) { return i; } i++; t=t->next; } //程序执行至此处，表示查找失败 return -1; }
双向链表更改节点
更改双链表中指定结点数据域的操作是在查找的基础上完成的。实现过程是：通过遍历找到存储有该数据元素的结点，直接更改其数据域即可。
实现此操作的 C 语言实现代码如下：
//更新函数，其中，add 表示要修改的元素，newElem 为新数据的值 void amendElem(Line* p, int oldElem, int newElem) { Line* temp = p; int find = 0; //找到要修改的目标结点 while (temp) { if (temp->data == oldElem) { find = 1; break; } temp = temp->next; } //成功找到，则进行更改操作 if (find == 1) { temp->data = newElem; return; } //查找失败，输出提示信息 printf("链表中未找到目标元素，更改失败\n"); }
总结
这里给出双链表中对数据进行 "增删查改" 操作的完整实现代码：
typedef struct line { struct line* prior; //指向直接前趋 int data; struct line* next; //指向直接后继 }Line; Line* initLine(Line* head) { int i; Line* list = NULL; head = (Line*)malloc(sizeof(Line));//创建链表第一个结点（首元结点） head->prior = NULL; head->next = NULL; head->data = 1; list = head; for (i = 2; i <= 5; i++) { //创建并初始化一个新结点 Line* body = (Line*)malloc(sizeof(Line)); body->prior = NULL; body->next = NULL; body->data = i; //直接前趋结点的next指针指向新结点 list->next = body; //新结点指向直接前趋结点 body->prior = list; list = list->next; } return head; } void display(Line* head) { Line* temp = head; while (temp) { //如果该节点无后继节点，说明此节点是链表的最后一个节点 if (temp->next == NULL) { printf("%d\n", temp->data); } else { printf("%d <-> ", temp->data); } temp = temp->next; } } //删除结点的函数，data为要删除结点的数据域的值 Line* delLine(Line* head, int data) { Line* temp = head; while (temp) { if (temp->data == data) { //删除表头结点 if (temp->prior == NULL) { head = head->next; if (head) { head->prior = NULL; temp->next = NULL; } free(temp); return head; } //删除表中结点 if (temp->prior && temp->next) { temp->next->prior = temp->prior; temp->prior->next = temp->next; free(temp); return head; } //删除表尾结点 if (temp->next == NULL) { temp->prior->next = NULL; temp->prior = NULL; free(temp); return head; } } temp = temp->next; } printf("表中没有目标元素，删除失败\n"); return head; } //head为原双链表，elem表示被查找元素 int selectElem(Line* head, int elem) { //新建一个指针t，初始化为头指针 head Line* t = head; int i = 1; while (t) { if (t->data == elem) { return i; } i++; t = t->next; } //程序执行至此处，表示查找失败 return -1; } //更新函数，其中，add 表示要修改的元素，newElem 为新数据的值 void amendElem(Line* p, int oldElem, int newElem) { Line* temp = p; int find = 0; //找到要修改的目标结点 while (temp) { if (temp->data == oldElem) { find = 1; break; } temp = temp->next; } //成功找到，则进行更改操作 if (find == 1) { temp->data = newElem; return; } //查找失败，输出提示信息 printf("链表中未找到目标元素，更改失败\n"); } //释放链表中结点占用的内存空间 void free_line(Line* head) { Line* temp = head; while (temp) { head = head->next; free(temp); temp = head; } } int main() { //创建一个头指针 Line* head = NULL; //调用链表创建函数 head = initLine(head); printf("创建好的双向链表为:\n"); display(head); printf("删除元素 2:\n"); head = delLine(head, 2); display(head); printf("元素 3 的位置是：%d\n", selectElem(head, 3)); printf("表中的元素 3 改为 6:\n"); amendElem(head, 3, 6); display(head); free_line(head); return 0; }
程序执行结果为：
创建好的双向链表为:
1 <-> 2 <-> 3 <-> 4 <-> 5
删除元素 2:
1 <-> 3 <-> 4 <-> 5
元素 3 的位置是：2
表中的元素 3 改为 6:
1 <-> 6 <-> 4 <-> 5
